专利名称：多项传热学教学实验箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学实验箱，尤其是一种传热学教学实验箱。
背景技术：
目前，在学校的传热学教学实验中，基本上都是通过老师的讲解，学生根据实验指导书和预先安装好的实验装置及仪器，对实验现象进行观察，记录数据，完成报告。由于传热学教学中实验项目多，这样就需要使用各种不同的实验设备，实验的综合性差，且设备往往较大，移动性差，套数有限甚至只有一套，学生难以在短期内轮转，所以与课程的同步性不好，影响了学生对课程的理解。另外，这种预先设计好的实验，学生主动参与性较差，也影响了实验效果。
中国专利申请号88201123，申请日1988.01.29，公开了一种水力学、传热学教学综合实验台，它主要由换热器实验系统、雷诺实验系统、伯努力方程实验系统、阻力实验系统、主支架及带有测量数据显示的电控箱等构成。它虽然具有体积小，占地成积少，功能多，成本低，设备利用率高，操作简单，使用方便，反应迅速，测量准确等特点，但是无法适用于圆管或平板稳态导热法测定材料导热系数、平板非稳态导热法测定材料导热系数、测定大空间或有限空间中竖板或水平板或竖管或水平管的自然对流换热系数、测定空气横掠单管或纵掠平板时强迫对流的换热系数、比较法测定不同材料的法向发射率等多项传热学基本实验。
发明内容
本实用新型是要解决现有传热学教学实验设备功能单一性、体积大、移动性差、成本高等问题，提供一种能适用于传热学教学多项实验的小型化可拆装组合的多项传热学教学实验箱。
本实用新型的技术方案是多项传热学教学实验箱，包括箱体、实验用的片状电加热元件、管状电加热元件、插板、固定条、有限空间组件，平板绝热框、悬挂梁、绝热橡胶垫。箱体由上箱体和下箱体组成，上箱体顶上设有均可开启的左顶盖和右顶盖，左顶盖上纵向开有数根插槽，上箱体内左侧前端处装有精密毫伏计、后端处装有组合调压器；右侧后端处装有插拔式转换开关接头组，右侧顶盖的内侧固定有室温温度计，中间装有即插式电路板、交直流转换电路板、测量用分压分流电路板、电源开关；下箱体有二层，底层右侧内装有风机电路和风机调速开关，上箱体的底面与下箱体的上层通过上箱体与下箱体上的搭扣固定连接形成风道，风道右侧内装有多级可调速风机、风机保护罩，左侧外设有引风口。下箱体的下层正面设有一可开启翻板门，内部还设有供放置实验试件用的隔板。
片状电加热元件是由尺寸为200mm×100mm×0.5mm的云母片外圈缠绕康铜丝，上下两面与200mm×100mm×0.1mm薄紫铜片粘合构成。
管状电加热元件是由直径为8mm胶木棒和铜管组成，在胶木棒表面开有深为0.75mm，螺距为1.6mm的凹槽，凹槽内绕有电阻丝，外表面涂有导热绝缘胶，胶木棒两端设有螺纹；铜管外径为10mm，壁厚为1mm，两端放有聚四氟乙烯绝缘绝热垫圈，胶木棒与铜管紧配合，通过螺母固定连接。
本实用新型由于采用了多功能组合箱体作为多项传热学教学实验的基台；箱体内放置所需的实验设备和仪器，在对多项传热学教学实验箱进行积木式变换组合基础上，能分别进行圆管或平板稳态导热法测定材料导热系数、平板非稳态导热法测定材料导热系数、测定大空间或有限空间中竖板或水平板或竖管或水平管的自然对流换热系数、测定空气横掠单管或纵掠平板时强迫对流的换热系数、比较法测定不同材料的法向发射率等多项传热学基本实验，并可以通过烟可视化观察相应的流场。解决了现有传热学教学实验设备功能的单一性、体积大、移动性差、成本高等问题。另外由于整个实验装置是便携式的，移动方便，学生在课后随时都可进行实验，所以能够大大地改进教学效果，有助于激发学生对实验的兴趣，增强学生的动手能力和对课程的理解。
图1是本实用新型的主视图；图2是图1的俯视图；图3是图1的左视图；图4是图1的A-A剖视图；图5是图1的B-B剖视图；图6是图1的C-C剖视图；
图7是图3的D-D剖视图；图8是管状电加热元件结构图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
多项传热学教学实验箱，包括箱体、实验用的片状电加热元件、管状电加热元件、插板、固定条、有限空间壁面组件，平板绝热框、悬挂梁、绝热橡胶垫等。
如图1至7所示，箱体由上箱体1和下箱体5组成，上箱体1顶上设有左顶盖3和右顶盖2，均可以打开，便于操作和维修。左顶盖3上纵向开有数根插槽4，作为各项实验支架的基础。上箱体1内左侧前端处装有精密毫伏计6、后端处装有组合调压器10；右侧后端处装有插拔式转换开关接头组12，右侧顶盖2的内侧固定有室温温度计27，中间装有即插式电路板11、电源开关13、交直流转换电路板17、测量用分压分流电路板18。上箱体1在背面开有若干通风孔，便于调压器散热；前面装有毫伏计6，便于读数；两端装有把手22，便于箱体的移动。下箱体5有二层，底层右侧内装有风机电路14和风机调速开关20，下层正面设有一可开启翻板门21，翻板门21上装有锁15，内部还设有供放置实验附件(如电加热元件、插板、固定条、有限空间壁面组件，平板绝热框、悬挂梁、热电偶等)用的隔板19。下箱体5的上部与上箱体1的下部用前后四个弹簧搭扣16连接，并与上箱体1可整体拆卸。上箱体1的底面与下箱体5的上层构成风道9，接缝处有橡胶垫密封。风道9右侧内装有多级可调速风机8、风机保护罩28，左侧外设有喇叭式引风口7。
多项实验箱实验装置以二个片状和一个管状的电加热元件为核心。所用的片状电加热元件是由尺寸为200mm×100mm×0.5mm的云母片外圈缠绕康铜丝，上下两面与200mm×100mm×0.1mm薄紫铜片粘合构成。
所用的管状电加热元件是由直径为8mm胶木棒26和铜管23组成，在胶木棒26表面开有深为0.75mm，螺距为1.6mm的凹槽，凹槽内绕有电阻丝24，外表面涂有导热绝缘胶25，胶木棒26两端设有螺纹；铜管23外径为10mm，壁厚为1mm，胶木棒26放在铜管23内，与铜管23紧配合，在胶本棒26的两端放聚四氟乙烯绝缘绝热垫圈，用螺母拧紧将胶本棒26和铜管23固定连接锁紧。
将该实验装置通过实验用的片状电加热元件、管状电加热元件、插板、固定条、有限空间组件，平板绝热框、悬挂梁、圆管、绝热橡胶垫、热电偶等与箱体之间的积木式组装，就能分别进行圆管或平板稳态导热法测定材料导热系数、平板非稳态导热法测定材料导热系数、测定大空间或有限空间中竖板或水平板或竖管或水平管的自然对流换热系数、测定空气横掠单管或纵掠平板时强迫对流的换热系数、比较法测定不同材料的法向发射率等多项传热学基本实验，并可以通过烟可视化观察相应的流场。
圆管稳态导热法测定材料导热系数的具体实验方法如下1.在管状电加热元件的中间位置沿圆周方向外侧均布四个热电偶并将热电偶串联，在外圆管内侧的中间位置沿圆周方向均布四个热电偶也将热电偶串联，将外圆管一端塞上圆管绝热塞，将管状电加热元件套入外圆管中(内管和外管通过圆管绝热塞固定)，然后灌入被测试件(沙)，压紧后另一端再塞上圆管绝热塞，电加热元件的导线和热电偶引出线分别从圆管绝热塞的小孔引出；将两个插板分别插入上箱体1的插槽4中，并用固定条紧固，然后将组装好的试件水平搁置于两个插板上的凹槽内；用标准电阻在即插式电路板11上搭出测量电流和电压的电路，与电加热元件、调压器、交直流转换电路及220v交流电源相连接构成回路，电流、电压及热电偶的测量引出线分别通过插拔式转换开关接头组连接到精密毫伏计；通电加热等待稳定后，用精密毫伏计分别读出电流、电压和内圆管外侧及外圆管内侧的热电势，从而计算出被测试件(34)的导热系数。
权利要求1.一种多项传热学教学实验箱，包括箱体、实验用的片状电加热元件、管状电加热元件、插板、固定条、有限空间组件，平板绝热框、悬挂梁、绝热橡胶垫，其特征在于，所述箱体由上箱体(1)和下箱体(5)组成，上箱体(1)顶上设有均可开启的左顶盖(3)和右顶盖(2)，左顶盖(3)上纵向开有数根插槽(4)，上箱体(1)内左侧前端处装有精密毫伏计(6)、后端处装有组合调压器(10)；右侧后端处装有插拔式转换开关接头组(12)，右侧顶盖的内侧固定有室温温度计(27)，中间装有即插式电路板(11)、电源开关(13)；下箱体(5)有二层，底层右侧内装有风机电路板(14)和风机调速开关(20)，上箱体(1)的底面与下箱体(5)的上层通过上箱体(1)与下箱体(5)上的搭扣(16)固定连接形成风道(9)，风道(9)右侧内装有多级可调速风机(8)、风机保护罩(28)，左侧外设有引风口(7)。
2.根据权利要求1所述的多项传热学教学实验箱，其特征在于，所述下箱体(5)的下层正面设有一可开启翻板门(21)，内部还设有供放置实验试件用的隔板(19)。
3.根据权利要求1所述的多项传热学教学实验箱，其特征在于，所述上箱体内还装有交直流转换电路板(17)和测量用分压分流电路板(18)。
4.根据权利要求1所述的多项传热学教学实验箱，其特征在于，所述片状电加热元件共两个，完全相同，是由尺寸为200mm×100mm×0.5mm的云母片外圈缠绕康铜丝，上下两面与200mm×100mm×0.1mm薄紫铜片粘合构成。
5.根据权利要求1所述的多项传热学教学实验箱，其特征在于，所述管状电加热元件是由直径为8mm胶木棒(26)和铜管(23)组成，在胶木棒(26)表面开有深为0.75mm，螺距为1.6mm的凹槽，凹槽内绕有康铜丝(24)，外表面涂有导热绝缘胶(25)，胶木棒(26)两端设有螺纹；铜管(23)外径为10mm，壁厚为1mm，两端放有聚四氟乙烯绝缘绝热垫圈，胶木棒(26)与铜管(23)紧配合，通过螺母固定连接。
专利摘要本实用新型公开了一种多项传热学教学实验箱，箱体由上箱体和下箱体组成，上箱体顶上设有均可开启的左顶盖和右顶盖，左顶盖上纵向开有数根插槽，上箱体内左侧前端处装有精密毫伏计、后端处装有组合调压器；右侧后端处装有插拔式转换开关接头组，右侧顶盖的内侧固定有室温温度计，中间装有即插式电路板、交直流转换电路板、测量用分压分流电路板、电源开关；下箱体有二层，底层右侧内装有风机电路和风机调速开关，上箱体的底面与下箱体的上层通过上箱体与下箱体上的搭扣固定连接形成风道，风道右侧内装有多级可调速风机、风机保护罩，左侧外设有引风口。体积小、移动方便、成本低，能满足传热学教学多项实验。
文档编号G09B23/16GK2706810SQ20042003687
公开日2005年6月29日 申请日期2004年6月28日 优先权日2004年6月28日
发明者杨茉, 章立新, 潘舟, 刘立峰, 王治云, 郑臻轶, 许利华, 黄夫泉 申请人:上海理工大学